平朔礦區分散供電網絡繼電保護技術研究

摘要：平朔礦區分散供電網絡由于基建期設計與投資等原因未設置斷路器，而是采用負荷開關來控制供電線路的運行與退出。由于負荷開關不能切斷故障電流，只能依賴上一級變電站的出線開關切除故障，因此造成停電范圍擴大、查找故障困難等問題。針對礦區分散供電網絡繼電保護技術存在的缺陷，我們進行了相應的研究與改進，在投資最少的前提下解決了礦區分散供電網絡繼電保護問題，使礦區電網繼電保護整體功能得到了提升。

關鍵詞：分散供電網絡? 繼電保護

1 概述

平朔礦區高壓供電系統除去有人值守的110kV、35kV變電站與開關站外，還存在上百個無人值守的變電站、開關站，它們組成了平朔礦區的分散供電網絡。這些變電站、開關站大多位于供電網絡的中間與終端，由于基建期設計與投資等原因未設置斷路器，而是采用負荷開關來控制供電線路的運行與退出。由于負荷開關不能切斷故障電流，只能依賴上一級變電站的出線開關切除故障，因此如果這些變電站、開關站的饋出線路出現故障，這些負荷開關不能動作，結果使得整條線路跳閘，擴大了停電范圍，不符合繼電保護中關于選擇性的要求，也增加了查找故障點的時間，浪費了大量人力物力。如果這些變電站、開關站能夠實現繼電保護功能，則故障停電范圍就可限定在特定的饋出支線中，減小對整條線路的影響，也能減少查找故障的時間。

2 分散供電網絡繼電保護技術的現有問題

2.1 停電范圍擴大 礦區分散供電網絡大多采用單回路干線式或環線供電方式，出線多為電纜引出至變壓器或箱變。任一分支出線的線路或設備故障均會導致整條線路跳閘，擴大了故障停電范圍，不符合繼電保護中關于選擇性的要求。

2.2 查找故障困難 部分礦區供電線路輻射范圍大，查找故障需要大量的時間、人力、物力。且部分故障點由于故障特性不明顯而不易察覺，查找故障無果后選擇試送，會造成二次短路沖擊導致供電設備損壞。

這些情況表明，平朔礦區分散供電網絡的繼電保護功能存在很大的提升空間，應當因地制宜，具體分析，創新思維，制定合理的繼電保護技術方案，解決平朔礦區分散供電網絡的繼電保護問題。

3 研究內容及解決方案

根據礦區分散供電網絡大部分開關為負荷開關、無電流互感器、無法裝設微機保護裝置等現實情況，我們圍繞在投資最少的情況下實現最理想的應用效果這個原則，排除了增加斷路器與綜合自動化系統改造方案和增加電流互感器與遠傳系統改造方案，確定了增加故障指示器與遠傳系統改造方案。該方案包括安裝故障指示器指示故障、傳輸故障信息至配網主站系統、自動切除故障支線并實現線路重合閘等一系列改進技術實現了礦區分散供電網絡的繼電保護技術改進。

3.1 故障指示器指示故障 電力線路故障指示器可以指示電力線路故障流通的途徑，幫助人們查找故障點。它主要包括兩個部分：傳感器與顯示單元。短路和接地傳感器時刻檢測供電線路中的電流，當電流值達到或超過短路電流或接地電流的啟動告警整定值時，傳感器發出告警信號至顯示單元。顯示單元采用面板嵌入式結構，顯示動作信號及故障類型。傳感器與顯示單元采用光纖傳輸，以保證絕緣強度滿足要求。故障指示器檢測故障時采用復合識別方法，能正確識別故障，不會因合閘勵磁涌流或其它瞬態變化引起誤動。它可以安裝在架空線、電纜、開關柜、分線箱等電力設備中，通過檢測故障電流來指示故障所在的線路、區段。當線路發生故障后，故障指示器可以發出告警指示，迅速確定故障所在的線路與區段。

3.2 傳輸故障信息至配網主站系統 隨著通信技術與配網自動化技術的發展，故障指示器可以帶通信功能并將故障信息傳輸至配網主站系統。在配網主站系統中安裝采集器，故障指示器與采集器之間通過無線跳頻方式實現通信。發生故障后，故障指示器可根據不同的告警指示信號驅動相應的信號繼電器動作，直接傳輸至采集器，進而傳輸到配網主站系統，運行人員可以收到即時告警信息，不需要相關人員進行現場查看，大大提高了配網自動化運行水平。

3.3 自動切除故障支線并實現線路重合閘 配網自動化系統與變電站綜合自動化系統已經實現遙信、遙控功能，所以可以利用它們實現自動切除故障支線并實現線路重合閘。發生故障后，線路主斷路器跳閘，整條線路停電，此時通過故障指示器回傳的故障信息，配網主站可直接遙控故障支線負荷開關跳閘，切除故障點，為整條線路重新送電作準備。切除故障點后，配網主站故障信號復歸，同時將線路故障已解除的信號傳送至線路所在變電站的綜合自動化系統，由該系統遙控故障線路斷路器進行延時重合閘。重合閘成功后，除故障支線外，整條線路恢復送電，整個過程在幾秒之內即可完成，大大縮短了整條線路停電時間，并且確定了故障支線，檢修人員可立即對故障支線進行搶修。

4 結論

平朔礦區分散供電網絡繼電保護技術研究成果已在生產實際中得到應用。該系統相對投資較少，實際應用效果較好，尤其適用于舊系統改造，有很強的推廣應用價值。通過上述研究與改造工作，平朔礦區分散供電網絡繼電保護應用水平達到了一個新的高度，整個系統在選擇性、快速性、靈敏性、可靠性等方面均處于較為理想的狀態，因分散供電網絡繼電保護問題而引起的設備損壞事故與長時間停電事故均大幅減少，對保證礦區電網安全可靠運行具有重要的意義。

參考文獻：

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[3]國家標準.GB 50062-2008電力裝置的繼電保護和自動裝置.

作者簡介：張雪松（1973-），男，山西神池人，本科，高級工程師，中煤集團平朔集團公司動力中心黨委書記兼副主任，長期從事變電站綜合自動化管理工作。